Question

今年的3月3日（星期六），鹽城市召市民參加三月的每個(gè)周六晚上自愿關(guān)燈一小時(shí)，倡導(dǎo)節(jié)能減排行動(dòng)，以共同應(yīng)對(duì)全球的氣候變化．響應(yīng)號(hào)召3月31日（星期六）鹽中初三的物理興趣小組同學(xué)對(duì)燈泡設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，電源為可調(diào)壓直流學(xué)生電源，電壓表量程為“0～15V”，電流表量程為“0～0.6A”，小燈泡標(biāo)有“6V 1.2W”字樣，R₀為20Ω的定值電阻．小組根據(jù)記錄的電流表和電壓表示數(shù)變化，描繪出U-I關(guān)系圖，如圖乙所示．則：
（1）假設(shè)全市有10萬個(gè)家庭每周都響應(yīng)號(hào)召，且每個(gè)家庭照明燈平均功率約為200W，那么鹽城在今年三月每周關(guān)燈一小時(shí)活動(dòng)中共可節(jié)約多少kw?h的電能？
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電流表的示數(shù)為多少？
（3）調(diào)節(jié)電源電壓，小燈泡與定值電阻R₀消耗的總功率為0.3W時(shí)，小燈泡的實(shí)際電功率為多少？

Answer 1

解：（1）家庭照明燈平均功率約為200W：
P=200W×100000=2×10⁷W=2×10⁴kW．
節(jié)約的電能：W=Pt=2×10⁴kW×1h=20000kW?h．
答：共可節(jié)約20000kW?h的電能．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R₀并聯(lián)，
由圖象可知：當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.4A．
答：電流表的示數(shù)為0.4A．
（3）當(dāng)電路消耗的總功率為0.3W，從乙圖中可以看出，電流表和電壓表的示數(shù)為0.3A和1V；
此時(shí)通過定值電阻R₀的電流為：I₀′===0.05A，
通過燈泡的電流為：I_L′=I-I₀′=0.3A-0.05A=0.25A，
∴燈泡的實(shí)際功率為：P_L實(shí)=U′I_L′=1V×0.25A=0.25W．
答：燈泡消耗的實(shí)際功率為0.25W．
分析：（1）由W=Pt可算出節(jié)約的電能．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R₀并聯(lián)，電壓表測(cè)量的是電源電壓，電流表測(cè)干路上的電流．從U-I關(guān)系圖中，可知當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電流表的示數(shù)．
（3）從乙圖中讀出電路消耗的功率為0.3W時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表示數(shù)，進(jìn)而可求出通過定值電阻的電流大小，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)，進(jìn)一步可求出通過燈泡的電流大小，然后根據(jù)P=UI計(jì)算出其實(shí)際功率．
點(diǎn)評(píng)：知道并聯(lián)電路的特點(diǎn)，會(huì)根據(jù)電功率的計(jì)算公式計(jì)算電阻和實(shí)際功率，并且能夠熟練應(yīng)用歐姆定律．
要注意的是，在（3）題中，若直接根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻進(jìn)行計(jì)算，就忽略掉了溫度對(duì)于燈絲阻值的影響，這樣的解法是不正確的．